JP2007049075A - 光学性能測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 経済的で、高精度な光学性能測定が可能な光学性能測定装置及び露光装置を提供する。
【解決手段】 光学系の光学性能を測定する測定装置において、マスクに形成されたパターンを前記光学系を介して被露光体に露光する露光装置に使用される光を射出する第１のモードと、当該第１のモードとは異なる光を射出する第２のモードと有する光源装置と、前記第２のモードで前記光源装置から射出されて前記光学系を介した光を検出する検出器とを有し、前記第２のモードで前記光源から射出された光の輝度は、前記第１のモードで前記光源から射出された光の輝度よりも高いことを特徴とする光学性能測定装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的には、光学性能測定装置に係り、特に、マスク上のパターンを感光性基板に投影する投影光学系の光学性能（波面収差、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数等）を測定する光学性能測定装置に関する。かかる投影光学系は、例えば、半導体ウェハ等の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの感光性基板を露光するリソグラフィー工程で使用される。

近年の加工の微細性と経済性の要求から、露光装置には、高解像度及び高品位な露光を行うことがますます要求されている。高解像度を達成するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長５〜２０ｎｍのＥＵＶ光（ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ光）を用いた縮小投影光学系が開発されている。ＥＵＶ光源としては、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させてＥＵＶ光を生成するものが用いられている。

投影露光装置では、マスクのパターンを所定の倍率（縮小倍率）で正確にウェハ上に転写することが要求されており、かかる要求に応えるためには、収差の少ない結像性能に優れた投影光学系を用いることが重要である。特に近年、半導体デバイスの急速な微細化により、通常の結像性能を超えるパターンを転写する場合が多くなってきており、転写パターンは、光学系の収差に対して敏感になってきている。そのため、高精度に光学系の光学性能（波面収差、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数等）を測定する需要が存在する。

光学系の光学性能を測定するための装置としては、フィゾー型やトワイマングリーン型の干渉計を応用したものが従来から使用されている。また、その他の干渉計としては、ピンホール及び回折格子を介した光を用いるＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｒｏｍｅｔｅｒ）を使用する測定装置がある（例えば、特許文献１、２及び非特許文献１参照のこと）。この場合、ＰＤＩを使用する測定装置は干渉縞を計測するため、輝度の高い光源を用いることが望ましい。そこで、ＰＤＩ法で使用される光源としては、高い輝度を有する光源としてＳＯＲ（Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ Ｏｒｂｉｔａｌ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）が使用される。しかしながら、ＳＯＲを使用した光源は、非常に高価で大がかりであるために、かかる光源を用いた光学性能の計測は、装置化及びコストの面で不利であり現実的ではない。そこで、露光用のＥＵＶ光源を光学性能の測定用のＥＵＶ光源として流用することが考えられる。しかし、露光用のＥＵＶ光源は、測定用のＥＵＶ光源として用いるには、輝度が足りない。従って、露光用のＥＵＶ光源を光学性能の測定用のＥＵＶ光源として使用する場合は、露光用のＥＵＶ光源の発光パワーを上げる必要がある。
特開昭５７−６４１３９号公報 米国特許第５８３５２１７号公報 ダニエル・マラカラ、「オプティカル・ショップ・テスティング」、ジョン・ウィリー・アンド・ソンズ・インク、２３１、１９７８年

しかしながら、露光用ＥＵＶ光源に使用されるパルスレーザー光は、通常、最大出力で運転されているため、露光用ＥＵＶ光源の発光パワーを更に上げることは困難である。また、たとえパルスレーザー光の発光パワーを上げることができたとしても、所定の領域で照射されるターゲット材から生成されるＥＵＶ光には、上限がある。そのため、いくらＥＵＶ光源の発光パワーを上げたとしても、ある一定以上になるとＥＵＶ光源の光強度は、発光パワーに比例しなくなる。従って、露光用のＥＵＶ光源を光学性能の測定に適用しても光の強度が低いため、測定する干渉縞の明暗が鮮明でなく、高精度な測定が行えない。また、ＰＤＩは、１ｎｍという小さなピンホールに光を透過させて、光学性能を測定するので、通常使用する露光光では、ピンホールによって遮光される光が多く、効率が悪い。この場合、遮光された光は、ピンホールの周辺を過熱するので、ピンホール径を変化させる場合がある。ピンホール径が変化すると、正確な測定が困難になってくる。その結果、高精度な測定が行えず、露光装置の解像度が低下してしまうので、解像度を維持しつつ経済性を向上させることは困難であった。

そこで、本発明は、経済的で、高精度な光学性能の測定が可能な光学性能測定装置及び露光装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての測定装置は、光学系の光学性能を測定する測定装置において、マスクに形成されたパターンを前記光学系を介して被露光体に露光する露光装置に使用される光を射出する第１のモードと、当該第１のモードとは異なる光を射出する第２のモードと有する光源装置と、前記第２のモードで前記光源装置から射出されて前記光学系を介した光を検出する検出器とを有し、前記第２のモードで前記光源から射出された光の輝度は、前記第１のモードで前記光源から射出された光の輝度よりも高いことを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光装置は、マスクに形成されたパターンを光学系を介して被露光体に露光する露光装置であって、前記光学系の光学性能を測定する測定装置と、前記光学系に露光光を射出する第１のモードと、当該第１のモードとは異なる光を射出する第２のモードと有する光源装置と、を備え、前記測定装置は、前記第２のモードで前記光源装置から射出されて前記光学系を介した光を検出する検出器を有し、前記第２のモードで光源から射出された光を用いて前記光学系の光学性能を検出し、前記第１のモードで前記光源から射出された光を用いて被露光体を露光することを特徴とする。

本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、当該露光された被露光体を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、経済的で、高精度な光学性能の測定が可能な光学性能測定装置及び露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の例示的一態様である光学性能測定装置１００について説明する。なお、各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての光学性能測定装置１００の例示的一形態を示す構成図である。

光学性能測定装置１００は、光学系の光学性能（波面収差、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数等）を測定する機能を有する。光学性能測定装置１００は、ＥＵＶ光源（光源装置）５１２と、第１のアパーチャ１０１と、第１の回折格子１０３と、第２の回折格子１０５と、第２のアパーチャ１０７と、検出器１０９とを有する。

ＥＵＶ光源５１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長５〜２０ｎｍのＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。尚、ＥＵＶ光源５１２は、以下に詳述する。

第１のアパーチャ１０１は、例えば、球面波を発生させる。第１のアパーチャ１０１には、例えば、直径１００ｎｍ以下の微小なピンホールが形成される。尚、第１のアパーチャ１０１は、図１では、便宜上、ＥＵＶ光ＥＬが透過するように表現しているが、実際には、多層膜反射鏡の上に微小な開口を有する吸収体がパターニングされた反射型アパーチャである。

第１の回折格子１０３は、光を分割し、回折格子のピッチに応じた方角に光を向ける。第１の回折格子１０３は、第１のアパーチャ１０１と後述する投影光学系５３０との間に配置される。

第２の回折格子１０５は、光を分割し、回折格子のピッチに応じた方角に光を向ける。第２の回折格子１０５は、投影光学系５３０と後述する第２のアパーチャ１０７との間に配置される。

第２のアパーチャ１０７は、例えば、球面波を発生させる。第１のアパーチャ１０１は、例えば、直径１００ｎｍ以下の微小なピンホールと、集光した光をそのまま透過する大きい開口とが近接して並べられて形成される。

検出器１０９は、後述する第２のモードでＥＵＶ光源から射出されて光学系（投影光学系）５３０を介した光の干渉パターンを検出する。検出器１０９としては、干渉縞撮像装置である背面照射型のＣＣＤ等が使用される。係る干渉パターンを解析することによって、投影光学系５３０の光学性能（波面収差、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数等）が求められる。

尚、光学性能測定手段としては、ピンホールを用いる点回折干渉計ＰＤＩだけでなく、スリット回折格子を用いる干渉計測法や、シャックハルトマン法や、これらの組み合わせなど、公知の干渉計測法を用いることができる。

以下、図２を参照して、本実施形態のＥＵＶ光源５１２を詳述する。ここで、図２は、ＥＵＶ光源５１２の構成図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、パルスレーザー光ＰＬの集光点（発光点ＣＰ）のサイズの変化を示している。

ＥＵＶ光源５１２は、マスク５２０のパターンを被露光体５４０に露光する露光装置５００に使用される光を射出する第１のモードと、当該第１のモードとは異なる光を射出する第２のモードとで光を照射することが可能である。つまり、第１のモードでは、露光のための光を射出し、第２のモードでは、光学性能測定のための光を射出する。

レーザープラズマや放電プラズマなどのＥＵＶ光源は、時間的に一定の強度で発光するのではなく、短いパルスの繰り返しで発光する。発光する各パルスの時間幅が一定であれば、時間平均した輝度は発光の繰り返しの周波数に比例する。そこで、発光の繰り返し周波数を上げることにより輝度を上げることが有効である。発光点のサイズを変えずに発光の周波数を上げると、それに比例して光源の発光パワーが高くなる。ＥＵＶ光源では発光するＥＵＶ光源のパワーには限界があり、発光周波数をあげた場合にはパワーの限界を超える恐れがある。これを避けるためには、発光点のサイズを小さくすれば良い。つまり、ＥＵＶ光源５１２では、発光パワーが決まっているため、本実施形態では、発光点のサイズを小さくして発光パワーを下げて、発光の周波数を上げている。その結果、本実施形態のＥＵＶ光源５１２は、発光パワーの限度内で、ＥＵＶ光の輝度を上げることが可能となる。また、発光点のサイズを小さくすることにより、ピンホール位置での集光サイズも小さくでき、ピンホールを通過する光の割合が高まる。その結果、光の利用効率が高まり、ピンホールの温度上昇に伴う位置や形状の精度劣化の問題も回避できる。

ＥＵＶ光源５１２は、パルスレーザー光源５１３と、調整機構５１４と、集光光学系５１５と、制御部５１６と、ターゲット材ＴＰとを有する。

パルスレーザー光源５１３は、ターゲット材ＴＰに高強度のパルスレーザー光ＰＬを照射する。

調整機構５１４は、パルスレーザー光ＰＬがターゲット材ＴＰへ集光する集光点（発光点）のサイズを調整する。調整機構５１４は、発光点ＣＰのサイズを変更するためには、例えば、パルスレーザー光ＰＬが入射する後述する集光光学系５１５の焦点位置や焦点距離等を変化させる。尚、調整機構５１４は、通常の露光時には、図２（ａ）に示すように、数百μｍの発光点ＣＰのサイズに変更し、光学性能測定時には、図２（ｂ）に示すように、数十μｍの発光点ＣＰのサイズに変更する。調整機構５１４により、発光点ＣＰのサイズが小さくできるため、発光パワーを抑えることができる。また、ピンホール位置での集光サイズも小さくできるので、ピンホールを通過する光の割合が高まり、光の利用効率が高まる。その結果、ピンホールの温度上昇に伴う位置や形状の精度劣化も防止できる。

集光光学系５１５は、パルスレーザー光ＰＬをターゲット材ＴＰへ集光させる機能を有する。尚、集光光学系５１５は、図１では、便宜上、ＥＵＶ光ＥＬが透過するように表現しているが、実際には、多層膜反射鏡などの反射型光学系である。

制御部５１６は、パルスレーザー光源５１３がパルスレーザー光ＰＬをターゲット材ＴＰへ照射する間隔を制御する。つまり、制御部５１６は、発光の繰り返し周波数を上げることにより、ＥＵＶ光ＥＬが発光する周期を短くする。その結果、本実施形態のＥＵＶ光源５１２は、発光パワーの限度内で、ＥＵＶ光の輝度を上げることが可能となる。また、制御部５１６は、調整機構５１４による集光サイズの切り替えと同時に、パルスレーザー光源５１３の発光パワーも切り替えることが望ましい。

ターゲット材ＴＰは、パルスレーザー光ＰＬによって照射されることにより、光を発生させる。ターゲット材ＴＰとしては、上述したように、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。また、ターゲット材ＴＰは、リチウム又は酸素を含有するターゲット材料を用いてもよい。本実施形態では、測定時のターゲット材ＴＰでの発光点のサイズ（ターゲットサイズ）は、露光時のターゲット材ＴＰでの発光点のサイズよりも小さい。更に、露光時と測定時でターゲット材料ＴＰを切り替えることが望ましい。それにより、ピンホール位置での集光サイズも小さくできるので、ピンホールを通過する光の割合が高まり、光の利用効率が高まる。その結果、ピンホールの温度上昇に伴う位置や形状の精度劣化を防止できる。

ターゲット材ＴＰにより生成される光は、単一波長であることが望ましい。なぜなら、投影光学系５３０の光学性能を測定する際、用いる光の波長が単一波長で無い場合、干渉縞のコントラストが低下し、計測精度が低下するからである。この場合、連続波長あるいは複数波長の光を放射する光源を用いる場合には、照明系の中に回折格子等の分光素子を用いた分光器を用いる必要がある。係る分光器を介することにより、光利用効率が低くなり、光量が不足してしまう。そのため、本実施形態では、ほぼ単一の波長の光を放射する光源を用いることにより、分光器を不要とし、光の利用効率が向上させることができる。この場合の光源としては、投影光学系を構成する多層膜ミラーの反射率が高いバンド幅の中でほぼ単一の波長の光を放射する光源であれば良く、それ以外の波長での放射があっても構わない。そのため、本実施形態では、ターゲット材ＴＰとして、リチウムからなるターゲット材を用いる。リチウムのプラズマから放射されるＥＵＶ光のスペクトルの例を図３に示す。ここで、図３は、ＥＵＶ光の波長及び強度の関係を示すグラフであり、図３（ａ）は、ターゲット材としてリチウムを使用した場合の波長及び強度の関係を示し、図３（ｂ）は、投影光学系５３０としてのミラーでの光の波長及び強度の関係を示す。図３（ａ）に示すように、リチウムは、波長約１３．５ｎｍに強い輝線をもつ。また、投影光学系５３０を構成するミラーにコーティングされたモリブデンとシリコンからなる多層膜の有効な反射波長域、例えば１３．２乃至１３．８ｎｍの領域では、図３（ｂ）に示すように、その他の波長の放射が殆ど無い。このため、ＥＵＶ光ＥＬの干渉を利用した計測法により投影光学系の光学性能を測定する際、干渉縞のコントラストを高くすることができ、計測精度が高まる。

一方、ＥＵＶ光源５１２を露光装置５００で使用する場合には、キセノンからなるターゲット材料ＴＰが好ましい。なぜなら、リチウムをターゲット材ＴＰに用いたＥＵＶ光源５１２は、デブリが多く、これが照明光学系５１８のミラーに付着して短期間に反射率を低下させてしまうからである。従って、露光を行う場合には、デブリが比較的少なくかつ大光量が得られるキセノンをターゲット材に用いたプラズマ光源を用いることが好ましい。それにより光学系の寿命を長く保つことができる。従って、光学性能測定の際には比較的デブリが多いターゲット材ＴＰを用いることになるが、光学性能測定の時間は露光を行う時間に比較して非常に短いため、照明系のミラーへのデブリの付着は問題とならない。また本実施形態では、光学性能測定時は小光量で高輝度の条件で光源を運転するため、同様に、照明系のミラーへのデブリの付着は問題とならない。

光学性能測定時のターゲット材料ＴＰとしては、投影光学系５３０を構成する多層膜ミラーの反射率が高いバンド幅の中でほぼ単一の波長の光を放射するものであれば良く、リチウムのほかに酸素や、それらを含む化合物や混合物でも良い。

このように、本実施形態のＥＵＶ光源５１２は、光学性能測定時のターゲット材ＴＰでの発光点のサイズよりも露光時のターゲット材ＴＰでの発光点のサイズを小さくすることで、発光パワーを下げている。そして、発光パワーが低下した分、発光の周期を露光時の発光する周期よりも短くしている。そのため、ＥＵＶ光源５１２は、測定時の光の輝度を、露光時の光の輝度よりも高くすることができる。その結果、光学性能測定装置１００は、経済的で、高精度な光学性能測定が可能となる。

以下、図４を参照して、別の実施形態としてのＥＵＶ光源５１２Ａを説明する。

ここで、図４は、ＥＵＶ光源５１２Ａを示す断面図であり、図４（ａ）及び図４（ｂ）は、パルスレーザー光ＰＬの集光点（発光点ＣＰ）のサイズの変化を示している。

ＥＵＶ光源５１２Ａは、マスク５２０のパターンを被露光体５４０に露光する露光装置５００に使用される光を射出する第１のモードと、第１のモードとは異なる光を射出する第２のモードとで光を照射することが可能である。また、ＥＵＶ光源５１２Ａは、第１のモード又は第２のモードで前記光源から射出された光を生成する複数のパルスレーザー光源（光源部）５１３Ａを有し、第２のモードで光源から射出された光を生成する場合には、同一の位置を照射する。つまり、第１のモードでは、露光のための光を射出し、第２のモードでは、光学性能測定のための光を射出する。

ＥＵＶ光源５１２Ａは、パルスレーザー光源５１３Ａと、調整機構５１４Ａと、集光光学系５１５Ａと、制御部５１６Ａとを有する。

パルスレーザー光源５１３Ａは、ターゲット材ＴＰに高強度のパルスレーザー光ＰＬを照射する。パルスレーザー光源５１３Ａは、本実施形態では、３つのパルスレーザー光源５１３Ａから構成されている。

調整機構５１４Ａは、パルスレーザー光ＰＬがターゲット材ＴＰへ集光するサイズ（発光点のサイズ）を調整する。調整機構５１４Ａは、本実施形態では、図示していないが、３つの調整機構から構成される。また、調整機構５１４Ａは、発光点ＣＰのサイズを変更するためには、例えば、パルスレーザー光ＰＬが入射する後述する集光光学系５１５Ａの焦点位置や焦点距離等を変化させる。尚、調整機構５１４Ａは、通常の露光時には、図４（ａ）に示すように、数百μｍの発光点ＣＰのサイズに変更し、光学性能測定時には、図４（ｂ）に示すように、数十μｍの発光点ＣＰのサイズに変更する。調整機構５１４Ａにより、発光点ＣＰのサイズが小さくできるため、発光パワーを抑えることができる。また、ピンホール位置での集光サイズも小さくできるので、ピンホールを通過する光の割合が高まり、光の利用効率が高まる。その結果、ピンホールの温度上昇に伴う位置や形状の精度劣化も防止できる。

集光光学系５１５Ａは、パルスレーザー光ＰＬをターゲット材ＴＰへ集光させる機能を有する。集光光学系５１４Ａは、本実施形態では、３つの集光光学系から構成される。尚、集光光学系５１５Ａは、図４では、便宜上、ＥＵＶ光ＥＬが透過するように表現しているが、実際には、多層膜反射鏡などの反射型光学系である。

制御部５１６Ａは、パルスレーザー光源５１３Ａがパルスレーザー光ＰＬをターゲット材ＴＰへ照射する間隔を制御する。つまり、制御部５１６Ａは、発光の繰り返し周波数を上げることにより、ＥＵＶ光ＥＬが発光する周期を短くする。また、制御部５１６Ａは、調整機構５１４Ａによる集光サイズの切り替えと同時に、パルスレーザー光源５１３の発光パワーも切り替えることが望ましい。

制御部５１６Ａは、露光時は、図５（ｂ）に示しように、複数のパルスレーザー光源５１３Ａを同時に発光させて１パルスあたりの強度を大きする。一方、光学性能測定時は、図５（ａ）に示すように、複数のパルスレーザー光源５１３Ａを順次発光させ１パルスあたりの強度を小さくし発光周波数を高くする。すなわち、露光時には複数のパルスレーザーＰＬを空間的に多重化し、光学性能測定時には時間的に多重化する。これにより、集光サイズが変わってもプラズマの温度をＥＵＶの発光効率が高くなる最適な温度に保つことができる。また、露光時には複数のパルスレーザーＰＬを複数の空間的に多重化し、光学性能測定時には時間的に多重化する。このようにすることで、露光時には光量を大きくして露光時間を低減させることができ、光学性能測定時には輝度を大きくして光学性能測定のための測定時間を低減させるとともに測定精度を向上させることができる。ここで、図５は、複数のパルスレーザーＰＬが照射される位置と時間との関係を示すグラフである。また、図５に示すブロックは、パルスレーザー光源５１３から出力されるパルスレーザーＰＬを示している。

このように、本実施形態のＥＵＶ光源５１２Ａは、測定時のターゲット材ＴＰでの発光点のサイズよりも露光時のターゲット材ＴＰでの発光点のサイズを小さくすることで、発光パワーを下げている。そして、発光パワーが低下した分、発光の周期を露光時の発光する周期よりも短くしている。そのため、ＥＵＶ光源５１２Ａは、測定時の光の輝度を、露光時の光の輝度よりも高くすることができる。その結果、光学性能測定装置１００は、経済的で、高精度な光学性能測定が可能となる。

光学性能測定装置１００の動作としては、ＥＵＶ光源５１２から発光した光が、第１のアパーチャ１０１を通過し、球面波となる。球面波となった光が投影光学系５３０及び第２のアパーチャ１０７を通って検出器１０９の上で干渉パターンが生成される。そして、検出器１０９の検出結果から、投影光学系５３０の光学性能（波面収差、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数等）を算出する。

以下、図６を参照して、光学性能測定装置１００を有する例示的な露光装置５００について説明する。ここで、図６は、本発明の例示的な露光装置５００の構成図である。なお、図６において、図１と同様の部材には図１と同じ番号を付している。

本実施形態の露光装置５００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式でマスク５２０に形成された回路パターンを被露光体５４０に露光する投影露光装置である。

露光装置５００は、光学性能測定装置１００と、照明装置５１０と、マスク５２０を載置する図示しないマスクステージと、投影光学系５３０と、被露光体５４０を載置する図示しないウェハステージとを有する。また、露光装置５００は、図示しないアライメント検出機構と、図示しないフォーカス位置検出機構も有する。

また、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（酸素、二酸化炭素、水蒸気など）成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中は真空雰囲気となっている。

光学性能測定装置１００は、投影光学系５３０の光学性能（波面収差、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数等）を測定する機能を有する。また、光学性能測定装置１００は、露光装置５００のＥＵＶ光源５１２を光源として使用しているので、経済性を向上することができる。また、光学性能測定装置１００は、投影光学系５３０の光学性能を測定するため投影光学系５３０の光路中から挿脱可能であり、移動可能に配置されている。

照明装置５１０は、投影光学系５３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光によりマスク５２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源５１２と、照明光学系５１４とを有する。

ＥＵＶ光源５１２から放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。本実施形態では、ＥＵＶ光源５１２を、光学性能測定装置１００にも使用している。従って、ＥＵＶ光源５１２を露光装置５００に使用する場合は、ＥＵＶ光源５１２のモードは露光モードに切り替えられる。

照明光学系５１２は、図示しない集光ミラー及びオプティカルインテグレーターから構成される。集光ミラーは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光集める役割を果たす。オプティカルインテグレーターは、マスク５２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。

マスク５２０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージに支持及び駆動されている。マスク５２０から発せられた回折光は、投影光学系５３０で反射されて被露光体５４０上に投影される。マスク５２０と被露光体５４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置５００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク５２０と被露光体５４０を走査することによりマスク５２０のパターンを被露光体５４０上に縮小投影する。

マスクステージは、マスク５２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージは、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージを駆動することでマスク５２０を移動することができる。露光装置５００は、マスク５２０と被露光体５４０を同期した状態で走査する。ここで、マスク５２０又は被露光体５４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク５２０又は被露光体５４０面内に垂直な方向をＺとする。

投影光学系５３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）を用いて、マスク５２０面上のパターンを像面である被露光体５４０上に縮小投影する。複数のミラーの枚数は、４枚乃至６枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク５２０と被露光体５４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系５３０の開口数（ＮＡ）は、０．１乃至０．２程である。かかる投影光学系５３０の波面収差等の測定に光学性能測定装置１００を適用することができ、光学性能測定装置１００により波面収差等を測定し、かかる測定値が許容範囲内である投影光学系５３０を用いることにより、優れた結像性能を発揮することができる。

被露光体５４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の感光性基板を広く含む。被露光体５４０には、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。

ウェハステージは、図示しないウェハチャックによって被露光体を支持する。ウェハステージは、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被露光体５４０を移動する。マスク５２０と被露光体５４０は、同期して走査される。また、マスクステージの位置とウェハステージとの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

アライメント検出機構は、マスク５２０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係、及び、被露光体５４０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係を計測する。そして、それらの測定結果に基づいて、マスク５２０の投影像が被露光体５４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ及びウェハステージの位置と角度が設定される。

フォーカス位置検出機構は、被露光体５４０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージの位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被露光体５４０面を投影光学系５３０による結像位置に保つ。

なお、本実施形態においては、アライメント位置検出機構及びフォーカス位置検出機構を設けているが、上述したように、光学性能測定装置１００により、アライメント位置検出機構及びフォーカス位置検出機構を設ける必要がなくなる。

露光において、照明装置５１０から射出されたＥＵＶ光はマスク５２０を照明し、マスク５２０面上のパターンを被露光体５４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク５２０と被露光体５４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク５２０の全面を露光する。また、光学性能測定装置１００により測定された投影光学系５３０を用いることにより、優れた結像性能を発揮することができる。

次に、図７及び図８を参照して、上述の露光装置５００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置５００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の例示的な光学性能測定装置の概略構成図である。 図１に示す光学性能測定装置のＥＵＶ光源の概略断面図である。 図２に示すＥＵＶ光源の波長及び強度の関係を示すグラフである。 図２に示すＥＵＶ光源の別の実施形態を示す概略断面図である。 図４に示すＥＵＶ光源が発光する複数のパルスレーザーの時間と位置との関係を示すグラフである。 図１に示す光学性能測定装置を備えた露光装置を示す概略構成図である。 図６に示すＥＵＶ露光装置を使用したデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図７に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１００ 光学性能測定装置
１０１ 第１のアパーチャ
１０３ 第１の回折格子
１０５ 第２の回折格子
１０７ 第２のアパーチャ
１０９ 検出器
５００ 露光装置
５１０ 照明装置
５１２ ＥＵＶ光源
５１３ パルスレーザー光源
５１４ 調整機構
５１５ 集光光学系
５１６ 制御部
５１８ 照明光学系
５２０ マスク
５３０ 投影光学系
７４０ 被露光体
ＴＰ ターゲット材

Claims (10)

1. 光学系の光学性能を測定する測定装置において、
   マスクに形成されたパターンを前記光学系を介して被露光体に露光する露光装置に使用される光を射出する第１のモードと、当該第１のモードとは異なる光を射出する第２のモードと有する光源装置と、
   前記第２のモードで前記光源装置から射出されて前記光学系を介した光を検出する検出器とを有し、
   前記第２のモードで前記光源から射出された光の輝度は、前記第１のモードで前記光源から射出された光の輝度よりも高いことを特徴とする測定装置。
2. 前記第２のモードで前記光源から射出された光は、発光する周期が前記第１のモードで前記光源から射出された光よりも短く、一パルス当たりのエネルギーが前記第１のモードで前記光源から射出された光よりも低いことを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. 前記第２のモードで前記光源から射出された光は、リチウム又は酸素を含有するターゲット材料を用いて生成されることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
4. 前記ターゲット材料でのターゲットサイズは、前記第１のモードで前記光源から射出された光に使用されるターゲット材料でのターゲットサイズのよりも小さいことを特徴とする請求項３記載の測定装置。
5. 前記第２のモードで前記光源から射出された光は、２０ｎｍ以下の波長の光であることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
6. 前記測定装置は、ピンホールパターン又はスリットパターンを使用することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
7. 前記光源装置は、前記第１のモード又は第２のモードで前記光源から射出された光を生成する複数の光源部を有し、前記第２のモードで前記光源から射出された光を生成する場合には、同一の位置を照射することを特徴とする請求項１記載の測定装置。
8. 前記第２のモードで前記光源から射出された光は、単一波長であることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
9. マスクに形成されたパターンを光学系を介して被露光体に露光する露光装置であって、
   前記光学系の光学性能を測定する測定装置と、
   前記光学系に露光光を射出する第１のモードと、当該第１のモードとは異なる光を射出する第２のモードと有する光源装置と、を備え、
   前記測定装置は、前記第２のモードで前記光源装置から射出されて前記光学系を介した光を検出する検出器を有し、
   前記第２のモードで光源から射出された光を用いて前記光学系の光学性能を検出し、前記第１のモードで前記光源から射出された光を用いて被露光体を露光することを特徴とする露光装置。
10. 請求項９記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
    当該露光された被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。